無切割巷切割井中深孔斜孔拉槽方法

錢 坤，趙 華

（1.中國有色金屬建設股份有限公司，北京 100029；2.中色地科礦產勘查股份有限公司，北京 100083）

梅嶺南礦區是我公司重點井工礦區之一，2013年投產，設計規模50萬t/a，梅嶺南礦區礦體呈整體塊狀礦體，礦體上盤圍巖穩定，下盤處在斷裂帶中，次級斷裂構造、裂隙發育，礦巖破碎，頂板破壞以剪滑型破壞為主，極易坍塌。隨著開采深度的增大，地壓也顯現更加明顯，之前破碎的進路端部也更加嚴重變形，亟須尋求一種安全可靠的切割方法。

1 傳統切割工程現狀

1.1 切割巷+切割井簡述

切割工程是為開辟最初回采工作面和落礦補償空間而掘進的工程，無論采用何種采礦方法，切割工程都是開采最關鍵的回采環節之一。梅嶺南礦區采用無底柱分段崩落法采礦，該方法雖然具有采礦量大，機械程度高等優點，但由于梅嶺南礦區礦體水平及垂直方向上分支、復合、尖滅再現等情況反復出現，為降低采場兩率，勢必會造成切割巷、切割井工程量較多。梅嶺南礦區原有切槽方式“切割巷+切割井”方案，在240分層3~5號進路進行了拉槽工程實踐。先施工切割巷和切割井后，再在切割巷上實施中深孔切割拉槽。

1.2 切割巷+切割井參數

如圖1所示為切割巷加切割井，梅嶺南礦區分層進路斷面為3×3m，切割巷斷面為2.5×2.8m，分層高度為10m，進路間距為10m。

切割巷施工完成后，選取圍巖穩定位置施工斷面為1.5×1.5m的切割天井，切割天井的位置往往由于進路端部破碎嚴重而無法選取，在切割巷的中深孔拉槽過程中，還會經常出現拉槽寬度不夠，導致進路無法正常爆破。

切割巷加切割井的拉槽方法在一定程度上制約了進路正排中深孔排面爆破，沒有切割工程的自由面，在無底柱分段崩落法的采礦工程實施中就會停滯不前。在經過大量研究及現場論證后，一種因地制宜的拉槽方法勢必會解決實際問題。

2 中深孔斜孔拉槽的應用

2.1 斜孔拉槽的提出

該種拉槽方案即在每一回采進路端部利用中深孔鉆機的傾斜能力施工數排不同角度排面的扇形炮孔，以水平進路本身的空間為爆破補償空間，通過由低到高，由小角度到大角度逐排爆破，依次互補作為補償空間，最后形成全高度全斷面的自由空間，即形成切割槽。斜拉槽炮孔布置方式，前面7~10排炮孔排與排、孔與孔成扇形布置，切槽爆破安排分段，由低到高逐段爆破巷道。

2.2 斜孔拉槽參數的獲取

中深孔斜孔拉槽參數，不像以往進路正排面中深孔參數一樣，可以在2維坐標上獲得，由于鉆孔傾斜角度不一，無論在那一個平面的投影長度都與實際長度不符，但借助3Dmine軟件可以在三維空間得出所需參數進路斜孔拉槽參數，炮孔參數共布置7排前傾斜孔，排距0.6m，各排孔交錯布置，單排6~7個炮孔，單進路斜孔拉槽中深孔工程量484.65米，經統計，完成上述鉆工施工需耗時86.77小時（包含搬運鉆機時間）。

3 斜孔拉槽應用效果分析

在近幾個月的施工爆破后，斜孔拉槽應用取得了成功，對比傳統切割巷加切割井的拉槽方式，該方法每條進路單獨爆破，進路之間不受影響，并特別適合進路端部頂板圍巖不穩定的情況，每條進路可節省10m的切割巷工程和近千米的中深孔施工。

在此種斜孔拉槽的方案優化方面，可以針對炮孔排面之間的情況，在兩個相鄰排面之間隨機設計并補打2個靠近扇形兩側的中深孔，這樣在爆破過程中可以增加扇形排面的爆破效果，提高一次性爆破成功率。

3.1 經濟效益

經過充分論證后，斜孔拉槽工藝在紅海礦區250m分層5、6、7號進路進行實驗，隨后逐漸推廣到其它分層進路，目前紅海礦區共有20條進路使用斜孔拉槽工藝。將斜孔拉槽和傳統拉槽方法的工程量進行對比，如表1。

表1 工程量對比

采用斜孔拉槽方案，未產生除中深孔施工以外的額外工程費用，采用傳統拉槽方法，需產生的額外費用

通過相應計算表明，在紅海礦區采用斜孔拉槽工藝，較傳統拉槽方案，需支付費用1095228元人民幣，同時，崩落法采礦成本為65元/噸，使用斜孔拉槽工藝時，斜孔拉槽方案中會有4385.5t副產礦需用崩落法開采下來，支付人民幣4385.5×65=285057.5元，其余工程費用為0。即采用斜孔拉槽方案后，僅投入285057.5元采礦費用即可，可節約采礦成本1095228元，凈節省81.02萬元。

副產礦計算說明：如表3，切割巷方量1169m3，切割井方量84m3，礦石體重3.5t/m3，故副產礦為（1169+84）×3.5=4385.5t。

3.2 社會效益

斜孔拉槽與傳統拉槽兩種方案工期對比表見表3。經統計，完成單進路斜孔拉槽中深孔工程量（484.65m）需耗時86.77小時，即工效為5.6m/小時。

表3 工期對比表

上表計算表明，完成切割拉槽任務，斜孔拉槽方案較傳統方案縮短工期18天。

社會效益方面：使用斜孔拉槽工藝后，縮短了工期，不僅為企業人力物力支出，為社會節約了能源。中深孔斜孔拉槽工藝操作安全性提高，減少了支護工程量，降低了工字鋼槽鋼的使用量，節約生產材料及社會成本。

安全方面：切割巷加切割井方案需開切割巷，增大了破碎圍巖的暴露面積，安全系數大大降低，巷道維護困難，有時甚至需要鋼支架，切割天井位置選取困難，施工條件難度大，人工上掘，通風困難。而斜孔拉槽是在進路平巷中施工，施工人員無須暴露在大面積頂板下方作業，安全系數較高。

工期方面：施工隊掘進巷道作業班制為兩天三班，即平均每天掘進3m，掘進天井班制為1天1班，即每天可掘進2m，完成切割巷加切割井方案中的切割井+切割巷工程，每條進路需11天，正排中深孔打鉆時間101小時（約合4天），共計耗時15天。而斜孔拉槽只需打鉆孔時間260.3小時，約合11天。故每條進路施工可節省4天時間。

4 結論與展望

梅嶺南礦區的地質及采礦條件，給無底柱分段崩落法的切割工程提供了創新空間，礦體下盤嚴重破碎及工程進度為斜孔拉槽方法的成功實驗提供了可能性。

穿脈進路和傾斜炮孔基本布置在礦體內部，崩落圍巖較少，礦石貧化小，且炮孔排面變化均勻，炮孔排面距和孔底距分布均勻，拉槽效果理想。節省了切割巷和切割天井的掘進工程，提高了礦石回采率和施工效率。

中深孔斜孔拉槽與切割巷加切割天井聯合拉槽法相比，具有作業安全、施工掘進工程小、作業效率高等優點。但是存在傾斜炮孔孔底距不易控制、產生大塊量多等缺點。

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